PESO ESPECÍFICO DE LOS SÓLIDOS

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y

MATEMÁTICAS

MATEMÁTICAS

Ingeniería Civil

Ingeniería Civil

MECÁNICA DE SUELOS 1

MECÁNICA DE SUELOS 1

PESO ESPECÍFICO DE LOS SÓLIDOS

PESO ESPECÍFICO DE LOS SÓLIDOS

PERIODO LECTIVO

PERIODO LECTIVO

2012

2012

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INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

Peso específico

Peso específico

Suele llamarse peso específico al cociente entre el peso de un cuerpo y su volumen. Para Suele llamarse peso específico al cociente entre el peso de un cuerpo y su volumen. Para calcularlo se divide el peso del cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa. calcularlo se divide el peso del cuerpo o porción de materia entre el volumen que éste ocupa.

Donde: Donde: = peso específico = peso específico = peso de la sustancia = peso de la sustancia

= volumen que ocupa la sustancia = volumen que ocupa la sustancia = densidad de la sustancia

= densidad de la sustancia = aceleración de la gravedad = aceleración de la gravedad

Para determinar este parámetro se utiliza un procedimiento donde prácticamente se igualen los Para determinar este parámetro se utiliza un procedimiento donde prácticamente se igualen los volúmenes de agua y de suelo, mediante un matraz de volumen definido, quedando la ecuación volúmenes de agua y de suelo, mediante un matraz de volumen definido, quedando la ecuación expresada en función de los pesos, de la siguiente forma.

expresada en función de los pesos, de la siguiente forma.

Donde: Donde:

Wfw=

Wfw=

peso del picnómetro + agua.peso del picnómetro + agua.

Wfsw=

Wfsw=

peso del picnómetro+ suelo + agua.peso del picnómetro+ suelo + agua. El

El Procedimiento Procedimiento de de prueba prueba consiste consiste en en llenar llenar un un matraz matraz cuyo cuyo volumen volumen está está bien bien definidodefinido mediante una marca de enrase, con agua destilada (Wfw), posteriormente llenar el mismo mediante una marca de enrase, con agua destilada (Wfw), posteriormente llenar el mismo matraz con agua y 50gr. de suelo y agua destilada (Wfsw). A este matraz se le debe absorber el matraz con agua y 50gr. de suelo y agua destilada (Wfsw). A este matraz se le debe absorber el aire atrapado entre las partículas de suelo mediante una bomba de vacío.

aire atrapado entre las partículas de suelo mediante una bomba de vacío.

La diferencia de peso entre los dos matraces es el peso del agua desplazada por el suelo, La diferencia de peso entre los dos matraces es el peso del agua desplazada por el suelo, siempre y cuando no haya variación en la temperatura del agua, lo que afectaría su densidad. siempre y cuando no haya variación en la temperatura del agua, lo que afectaría su densidad. Conocido el concepto de peso unitario, es claro que cualquier tipo de materia que ocupe un Conocido el concepto de peso unitario, es claro que cualquier tipo de materia que ocupe un volumen en el espacio posea esta propiedad. El agua como materia fluida, en su estado natural volumen en el espacio posea esta propiedad. El agua como materia fluida, en su estado natural y dadas sus características físicas tiene un peso unitario cuantificado conocido, la presencia y dadas sus características físicas tiene un peso unitario cuantificado conocido, la presencia

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natural del agua dentro de las diferentes fases del suelo, obliga a establecer una relación natural del agua dentro de las diferentes fases del suelo, obliga a establecer una relación universal entre los pesos unitarios contenidos dentro de un material y el agua que hace parte de universal entre los pesos unitarios contenidos dentro de un material y el agua que hace parte de ella, de esta forma se da cabida al concepto de Peso Especifico

ella, de esta forma se da cabida al concepto de Peso Especifico (G)(G)..

En consecuencia el peso específico de un agregado grueso corresponde a la relación entre su En consecuencia el peso específico de un agregado grueso corresponde a la relación entre su peso unitario y el peso unitario del agua. Como el peso especifico es un cociente (cantidad peso unitario y el peso unitario del agua. Como el peso especifico es un cociente (cantidad adimensional), no es otra cosa que la relación de dos pesos unitarios, entonces el fundamento adimensional), no es otra cosa que la relación de dos pesos unitarios, entonces el fundamento de esta propiedad depende de su peso unitario; es preciso identificar ciertas características de esta propiedad depende de su peso unitario; es preciso identificar ciertas características relacionadas con en el peso unitario que muestran indicios del comportamiento del agregado relacionadas con en el peso unitario que muestran indicios del comportamiento del agregado como parte de una estructura; el peso unitario está relacionado con la cantidad total de granos o como parte de una estructura; el peso unitario está relacionado con la cantidad total de granos o partículas presentes en una muestra (en función de la porosidad) y la cantidad de agua partículas presentes en una muestra (en función de la porosidad) y la cantidad de agua presente en los vacios (en función de la humedad).

presente en los vacios (en función de la humedad).

Los suelos tienen partículas solidas entre las que hay huecos, y también tiene agua que llena Los suelos tienen partículas solidas entre las que hay huecos, y también tiene agua que llena estos huecos. Las partículas entran en contacto unas con otras en pequeñas superficies o estos huecos. Las partículas entran en contacto unas con otras en pequeñas superficies o mediante capas liquidas adsorbidas.

mediante capas liquidas adsorbidas.

Cuando las partículas están acomodadas uniformemente, dejando vacios entre ellas, y bajo Cuando las partículas están acomodadas uniformemente, dejando vacios entre ellas, y bajo fuerzas de compactación, las partículas solidas tienen un alto grado de acomodo (compacidad) fuerzas de compactación, las partículas solidas tienen un alto grado de acomodo (compacidad) y la capacidad de deformación bajo cargas. La anterior aplicación del peso especifico, se y la capacidad de deformación bajo cargas. La anterior aplicación del peso especifico, se enmarca dentro de la mecánica de suelos cuando se habla de deformaciones en los materiales enmarca dentro de la mecánica de suelos cuando se habla de deformaciones en los materiales expuestos a fuerzas de compresión.

expuestos a fuerzas de compresión.

La acción de fuerzas externas sobre una masa de suelo genera deformaciones, a esta La acción de fuerzas externas sobre una masa de suelo genera deformaciones, a esta interacción de partículas generada se le debe sumar el efecto producido por el agua. La interacción de partículas generada se le debe sumar el efecto producido por el agua. La homogeneidad de esta estructura trifásica (aire, agua y solido), es un factor determinante en la homogeneidad de esta estructura trifásica (aire, agua y solido), es un factor determinante en la medición de los niveles de deformación.

medición de los niveles de deformación.

OBJETIVOS:

OBJETIVOS:

OBJETIVOS GENERALES:

OBJETIVOS GENERALES:

-

- Determinar el Determinar el peso peso específico específico de de un un material material sólido.sólido. -

- Analizar cómo Analizar cómo se se comportan los comportan los materiales de materiales de acuerdo a acuerdo a su su peso peso específico así específico así como lacomo la utilidad que puede tener esta propiedad.

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

-

- Determinar mediante Determinar mediante relacionerelaciones de s de peso dpeso de sólido, e sólido, recipiente recipiente y aguay agua, el , el peso unitpeso unitario deario de las partículas sólidas.

las partículas sólidas. -

- Mediante Mediante la la curva de curva de calibraciócalibración n determinar la determinar la relación peso relación peso del del picnómetro más picnómetro más aguaagua vs. Temperatura.

vs. Temperatura.

EQUIPO Y MATERIAL:

EQUIPO Y MATERIAL:

1.

1. Horno de Horno de secado de secado de temperatura constante (110 ° temperatura constante (110 ° C)C) 2.

2. Balanza Balanza de de precisión, aproximación precisión, aproximación 0.01 0.01 gg 3.

3. Bomba Bomba de de vacío.vacío. 4.

4. Mezclador Mezclador mecánico.mecánico. 5.

5. Picnómetros Picnómetros calibradores, calibradores, 250 250 cm3.cm3. 6.

6. Termómetro, Termómetro, aproximación aproximación 0.1°0.1°C.C. 7. Portapicnómetro

7. Portapicnómetro 8.

8. Pera Pera de de caucho caucho que que contiene contiene agua.agua. 9. Pipeta. 9. Pipeta. 10. Embudo de plástico 10. Embudo de plástico 11. Recipiente metálico. 11. Recipiente metálico. 12. Recipiente de vidrio. 12. Recipiente de vidrio. 13. Espátula y franela. 13. Espátula y franela. 14. Periódico. 14. Periódico.

PROCEDIMIENTO:

PROCEDIMIENTO:

1.

1. Colocar aproximadamentColocar aproximadamente 60g e 60g en el en el recipiente metálicrecipiente metálico y o y mezclar con agua mezclar con agua hasta quehasta que no quede partículas grandes de suelo.

no quede partículas grandes de suelo.

2. Transferir la pasta al vaso de vidrio y agregar agua, mezclar la suspensión durante 3 a 5 2. Transferir la pasta al vaso de vidrio y agregar agua, mezclar la suspensión durante 3 a 5

minutos en el mezclador mecánico. minutos en el mezclador mecánico.

3. Transferir la mezcla al picnómetro; esta operación se facilita mediante el embudo de 3. Transferir la mezcla al picnómetro; esta operación se facilita mediante el embudo de

plástico con ayuda de la pera de caucho. plástico con ayuda de la pera de caucho.

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4. Aplicar vacío al picnómetro para extraer el aire no disuelto. El picnómetro debe agitarse 4. Aplicar vacío al picnómetro para extraer el aire no disuelto. El picnómetro debe agitarse

suavemente para facilitar la expulsión del aire. suavemente para facilitar la expulsión del aire. 5.

5. Agregar agua hasta 1 Agregar agua hasta 1 cm debajo de la cm debajo de la marca. El agua debe marca. El agua debe escurrir lentameescurrir lentamente por elnte por el cuello, para evitar la formación de burbujas, esto se logra fácilmente con el uso del agua cuello, para evitar la formación de burbujas, esto se logra fácilmente con el uso del agua contenida en la pera de caucho.

contenida en la pera de caucho.

6. Secar exteriormente el picnómetro, agregar agua hasta la marca usando la pipeta, secar 6. Secar exteriormente el picnómetro, agregar agua hasta la marca usando la pipeta, secar interiormente el cuello del picnómetro arriba del menisco introduciendo un rollo de papel. interiormente el cuello del picnómetro arriba del menisco introduciendo un rollo de papel. Verificar que el menisco coincida con la marca de aforo.

Verificar que el menisco coincida con la marca de aforo.

7. Determinar el peso del picnómetro más sólidos y agua (WB), y registrar en el formulario 7. Determinar el peso del picnómetro más sólidos y agua (WB), y registrar en el formulario

LMS-2009-06. LMS-2009-06. 8.

8. Determinar la temperatura, introduciendo el termómetro hasta el centro Determinar la temperatura, introduciendo el termómetro hasta el centro de la suspensión.de la suspensión. Verificar la uniformidad de la temperatura en otros puntos de la suspensión.

Verificar la uniformidad de la temperatura en otros puntos de la suspensión.

9. El peso de las partículas sólidas (Ws) se obtiene al final del ensayo, vertiendo el 9. El peso de las partículas sólidas (Ws) se obtiene al final del ensayo, vertiendo el contenido del picnómetro en el plato metálico, enjuagando el picnómetro con agua para contenido del picnómetro en el plato metálico, enjuagando el picnómetro con agua para que no quede suelo en el interior, y secando al horno.

que no quede suelo en el interior, y secando al horno.

10. De la curva de calibración del picnómetro se obtiene el peso del picnómetro más agua 10. De la curva de calibración del picnómetro se obtiene el peso del picnómetro más agua

hasta la marca de aforo (WA); a la temperatura (T°C) del ensayo. hasta la marca de aforo (WA); a la temperatura (T°C) del ensayo.

CODIFICACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS:

CODIFICACIÓN DE DATOS Y RESULTADOS:

CÁLCULOS TÍPICOS:

CÁLCULOS TÍPICOS:

DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DE LOS SÓLIDOS

DETERMINACIÓN DEL PESO ESPECÍFICO DE LOS SÓLIDOS

Proyecto:

Proyecto:

Izquieta PérezIzquieta Pérez

Obra:

Obra:

CimentaciónCimentación

Localización:

Localización:

El Beaterio - GuamaníEl Beaterio - Guamaní

Muestra:

Muestra:

0101

Prof. de:

Prof. de:

3.50 a 4.00m3.50 a 4.00m

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DATOS:

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CONCLUSIONES:

CONCLUSIONES:

REFERENTES A LOS RESULTADOS

REFERENTES A LOS RESULTADOS

1.

1. El peso específico solo El peso específico solo es una es una variable que permite en variable que permite en los materiales identificar otraslos materiales identificar otras propiedades fundamentales aplicables, relacionadas con la cantidad de partículas del propiedades fundamentales aplicables, relacionadas con la cantidad de partículas del suelo en un volumen determinado.

suelo en un volumen determinado. 2.

2. El suelo fino tiende a El suelo fino tiende a mantener espacios de aire mantener espacios de aire imperceptiblimperceptibles que es es que es necesario en elnecesario en el ensayo extraerlos mediante una bomba de succión.

ensayo extraerlos mediante una bomba de succión. 3.

3. El peso obtenido El peso obtenido mediante la relación del gráfico Picnómetro más agua mediante la relación del gráfico Picnómetro más agua (WA) vs.(WA) vs. Temperatura es un peso aparente obtenido mediante datos registrados en tablas por Temperatura es un peso aparente obtenido mediante datos registrados en tablas por ese picnómetro (27).

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4.

4. Podemos decir que Podemos decir que las variaciones de las variaciones de las temperaturas pueden afectar en las temperaturas pueden afectar en un grado muyun grado muy alto los valores del peso específico de los sólidos de los suelos.

alto los valores del peso específico de los sólidos de los suelos. 5.

5. El aire El aire atrapado en atrapado en los slos suelos puelos puede influir en el resultado deuede influir en el resultado de SS,, por lo que es de granpor lo que es de gran

importancia utilizar la bomba de vacio para extraer todo el aire introducido. importancia utilizar la bomba de vacio para extraer todo el aire introducido. 6.

6. La La gráfica de gráfica de la la masa masa del del frasco + frasco + agua agua vs. svs. su u temperatura es temperatura es una una recta inclinadarecta inclinada después de linealizar los puntos.

después de linealizar los puntos. 7.

7. El peso El peso unitario está relacionado con unitario está relacionado con la cantidad la cantidad total de total de granos o granos o partículas presentespartículas presentes en una muestra (en función de la porosidad) y la cantidad de agua presente en los en una muestra (en función de la porosidad) y la cantidad de agua presente en los vacios (en función de la humedad).

vacios (en función de la humedad). 8.

8. El valor obtenido El valor obtenido del Peso del Peso específico de las específico de las partículas sólidas según la partículas sólidas según la Norma UNENorma UNE 103302:1994 debe presentar valores entre 2,5 y 2,8 g/cm

103302:1994 debe presentar valores entre 2,5 y 2,8 g/cm33 ya que es el rango promedioya que es el rango promedio en el Ecuador, y lo calculado en el laboratorio fue de 2,6 g/cm

en el Ecuador, y lo calculado en el laboratorio fue de 2,6 g/cm33 es decir el valor eses decir el valor es correcto.

correcto. 9.

9. Se pudo Se pudo ver en la ver en la grafica (peso del picnómetro + agua grafica (peso del picnómetro + agua vs temperatura) que forman unavs temperatura) que forman una línea recta pero son inversamente proporcional.

línea recta pero son inversamente proporcional.

REFERENTES A LA PRÁCTICA

REFERENTES A LA PRÁCTICA

1.

1. El Peso específico de El Peso específico de los sólidos es una los sólidos es una propiedad índice que propiedad índice que debe determinarse adebe determinarse a todos los suelos para una correcta aplicación en mecánica de suelos debido a que este todos los suelos para una correcta aplicación en mecánica de suelos debido a que este valor interviene en la mayoría de cálculos.

valor interviene en la mayoría de cálculos. 2.

2. En forma relativa, con los En forma relativa, con los diversos valores determinados en el laboratorio puedendiversos valores determinados en el laboratorio pueden clasificarse algunos materiales mediante este tipo de ensayo.

clasificarse algunos materiales mediante este tipo de ensayo. 3.

3. El enfoque práctico que El enfoque práctico que se le puede se le puede dar al ensayo dar al ensayo del peso específico del del peso específico del suelo, estásuelo, está contenido en marcos conceptuales básicos que facilitan el entendimiento del contenido en marcos conceptuales básicos que facilitan el entendimiento del comportamiento mecánico del suelo y para su correcta aplicación.

comportamiento mecánico del suelo y para su correcta aplicación. 4.

4. El peso El peso específico de los sólidos tiene específico de los sólidos tiene una aplicación en una aplicación en la ingeniería civil en la ingeniería civil en el cálculoel cálculo de la relación de vacios, con el cual con una serie de cálculos podemos predecir el peso de la relación de vacios, con el cual con una serie de cálculos podemos predecir el peso unitario

unitario del del suelo.suelo. 5.

5. Para una Para una obra civil es obra civil es de vital de vital importancia el conocimiento previo importancia el conocimiento previo del peso unitario de del peso unitario de laslas partículas sólidas, para conocer las prestancias y deficiencias que pudiera tener el suelo partículas sólidas, para conocer las prestancias y deficiencias que pudiera tener el suelo a ser usado como base de una estructura.

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6.

6. Para suelos sin cohesión, o Para suelos sin cohesión, o con partículas que con partículas que no permitan el recorte dno permitan el recorte de una e una muestramuestra representativa, deben aplicarse otras metodologías de ensayo.

representativa, deben aplicarse otras metodologías de ensayo.

RECOMENDACIONES:

RECOMENDACIONES:

-

- El El ensayo ensayo debería debería realizarrealizarse se bajo bajo constante supervisión constante supervisión del del profesor para profesor para una una correctacorrecta aplicación.

aplicación. -

- Utilizar dos picnómetros Utilizar dos picnómetros para para de de esta esta manera manera cerciorarcerciorarnos nos del del resultado.resultado. -

- Explicación detallada Explicación detallada de de los los procedimientprocedimientos os del del ensayo ensayo para para mantener un mantener un orden orden en en elel laboratorio. laboratorio.

BIBLIOGRAFÍA:

BIBLIOGRAFÍA:

Documentos bibliográficos:

Documentos bibliográficos:

-- Ralph B. Peck - Walter E. Hanson - Thomas H. Thornburn Ralph B. Peck - Walter E. Hanson - Thomas H. Thornburn 

Ingeniería de Cimentaciones

Ingeniería de Cimentaciones

Editorial: LIMUSA S.A. - Noriega Editores. Editorial: LIMUSA S.A. - Noriega Editores. Edición: 1992

Edición: 1992 N°

N°. Total . Total de Páginas: de Páginas: 557 páginas.557 páginas.

Páginas de Información: Pag.34 hasta Pag.37 Páginas de Información: Pag.34 hasta Pag.37

-- Ing. Carlos Crespo Villalaz Ing. Carlos Crespo Villalaz 

Mecánica de Suelos y Cimentaciones

Mecánica de Suelos y Cimentaciones

Editorial: LIMUSA S.A.

Editorial: LIMUSA S.A. Edición: 1979

Edición: 1979

N°. Total de Páginas: 565 páginas. N°. Total de Páginas: 565 páginas.

Páginas de Información: Pag.26 hasta Pag.30 Páginas de Información: Pag.26 hasta Pag.30

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-- Mariela Graciela Fratelli Mariela Graciela Fratelli 

Suelos, Fundaciones y Muros

Suelos, Fundaciones y Muros

Editorial: BONALDE EDITORES Editorial: BONALDE EDITORES Edición: 1993

Edición: 1993

N°. Total de Páginas: 569 páginas. N°. Total de Páginas: 569 páginas.

Páginas de Información: Pag.15 hasta Pag.18 Páginas de Información: Pag.15 hasta Pag.18

Documentos electrónicos:

Documentos electrónicos:

- - http://www.construccion-civil.com/2011/06/peso-especifico-relativo-de-los-solidos- http://www.construccion-civil.com/2011/06/peso-especifico-relativo-de-los-solidos-densidad-de-solidos.html densidad-de-solidos.html - http://www.mitecnologico.com/ic/Main/DeterminacionEnElLaboratorioDelPesoEspecifico - http://www.mitecnologico.com/ic/Main/DeterminacionEnElLaboratorioDelPesoEspecifico RelativoDeSolidos RelativoDeSolidos

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